中强可焊铝镁钪合金板材制备及焊接性能研究

摘要

本研究是国家“十五”重点攻关项目(项目编号：MKPT-2004-16ZD)的一部分，论文以Al-Mg-Mn-Sc-Zr系合金为研究对象，采用硬度、拉伸力学性能测试方法和会相、透射电镜等微观组织观察手段，研究大生产条件下铸锭均匀化、加工热处理对合金组织性能的影响以及铝镁钪合金板材的焊接性能，论文研究得出以下主要结论： 1)Al-Mg-Mn-Sc-Zr铸态合金在均匀化退火时有硬化现象。合金硬度的变化是激冷凝固过程形成的含锰、钪、锆过饱和固溶体的分解，析出的Al6Mn和Al3(Sc,Zr)粒子导致合金硬度的增加。 2)Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金铸锭在300℃退火6小时，合金硬度达到峰值，其最佳均匀化退火温度为300～350℃，退火时间6～8小时。 3)Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金合宜的热轧起始温度为470℃、终轧温度为360℃冷轧变形量应当控制在67％以上，稳定化退火工艺为300～350℃/1h，在此条件下，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为411 MPa、293 MPa和14％。 4)Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的强化主要来源于Mg的固溶强化、添加微量Sc和Zr引起的晶粒细化强化、亚结构强化和Al3(Sc，zr)、Al6Mn析出强化。 5)采用Al-Mg-Sc-Zr焊丝为焊接填充材料，Al-Mg-Mn-Zr-Sc合金板材焊接接头(带余高)抗拉强度为380MPa，延伸率>7％，焊接接头抗拉强度达到基材的90％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1 Al-Mg系合金概述

1.2国内外含钪铝合金的研究概况

1.2.1含钪铝合金的研究进展

1.2.2 Al-Mg-Sc系合金的研究概况

1.3 Al-Mg-Sc合金组织特征

1.3.1 Al-Sc二元合金相图和相结构

1.3.2 Al-Mg-Sc三元合金相图

1.3.3 Al-Mg-Zr-Sc四元系合金等温截面

1.3.4微量Sc、Zr在不同处理状态下Al-Mg合金中的存在形式

1.4钪与铝镁锰合金中元素的相互作用

1.5钪对铝合会组织与性能的影响

1.5.1钪对铝合金强塑性的影响

1.5.2钪对铝合金再结晶的影响

1.5.3钪对铝合金热稳定性的影响

1.5.4钪对铝合金可焊性的影响

1.5.5钪对铝合金耐蚀性的影响

1.5.6钪对铝合金超塑性的影响

1.6本论文的研究目的和主要内容

第二章材料制备与实验方法

2.1论文研究实验方案

2.2合金制备

2.2.1成分设计

2.2.2合金熔铸工艺

2.2.3铸锭均匀化退火

2.2.4热轧和冷轧

2.2.5稳定化热处理

2.3实验方法

2.3.1室温拉伸力学性能测试

2.3.2硬度测试

2.3.3合金导电性能测试

2.3.4合金焊接性能测试

2.3.5合金金相组织观察

2.3.6透射电子显微组织观察

第三章均匀化退火对铸锭合金组织性能的影响

3.1均匀化退火温度对Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的影响

3.1.1均匀化退火温度对Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金硬度的影响

3.1.2均匀化退火温度对热轧态合金拉伸力学性能的影响

3.1.3均匀化退火温度对Al-Mg-Mn-Sc-Zr合会导电性的影响

3.2不同均匀化处理温度下Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金显微组织

3.3分析和讨论

3.3.1含钪和锆的Al-Mg-Mn合金铸锭均匀化的特点

3.3.2均匀化处理过程中合金硬度和强度变化的原因

3.3.3均匀化处理过程中电导率变化的原因

3.4本章小结

第四章加工和热处理对合金组织和性能的影响

4.1加工—热处理实验方案

4.2实验结果

4.2.1加工热处理对12 MM热轧板材拉伸力学性能的影响

4.2.2加工热处理对6 MM热轧板材拉伸力学性能的影响

4.2.3稳定化退火温度对合金组织和性能的影响

4.3分析与讨论

4.4本章小结

第五章铝镁钪合金板材焊接性能研究

5.1配用焊丝制备及其基本性能

5.2板材焊接接头硬度分布

5.3板材焊接接头拉伸力学性能

5.4焊接接头不同部位显微组织结构的变化

5.5分析与讨论

5.5.1钪对铝合金焊接接头组织的影响

5.5.2钪对铝合会焊接接头焊缝强度的影响

5.5.3钪对铝合金焊接接头热影响区组织与性能的影响

第六章结论

参考文献

附录：攻读学位期间发表的学术论文及科研成果